Identifizierung der hepatischen extrazellulären Bindungsstruktur von biologisch aktivem Keratinozytenwachstumsfaktor

Abstract

Kollagene gehören zur extrazellulären Matrix (EZM), die in Wechselwirkung mit den umgebenden Zellen steht und dabei nicht nur ein mechanisches Gerüst für deren Anheftung und Wanderung, sondern ein komplexes Netzwerk darstellt. Die EZM besteht neben den Kollagenen aus Glykoproteinen, Proteoglykanen, Glykosaminoglykanen und assoziierten Faktoren. Die EZM kommuniziert mit den Zellen ihrer Umgebung teilweise über definierte Sequenzen von Oligopeptiden und strukturellen Domänen ihrer Moleküle und bewirkt im Zusammenspiel mit Wachstumsfaktoren eine koordinierte Signaltransduktion. Bei der Leberfibrose besteht ein Ungleichgewicht von Matrixsynthese und –abbau sowie auch ein qualitativer Unterschied bez. ihrer Bestandteile. Ausgelöst durch schädigende Noxen kann man sich die Fibrose als einen kontinuierlichen Wundheilungsprozess vorstellen, der mit einer Narbenbildung einhergeht. Aufgrund der Chronifizierung des Prozesses, der später auch ohne Entzündungsreaktionen abläuft, muss sich neben der Änderung der Bindegewebsbestandteile auch die Menge und Art der assoziierten Wachstumsfaktoren ändern. In dieser Arbeit wurde diesbezüglich der Keratinozytenwachstumsfaktor (KGF) untersucht und als Matrix-assoziierter klassifiziert wurde. Mit Hilfe von synthetisch hergestellten Kollagenmimetika konnten wir das tripelhelikale, Hydroxyprolin- haltige Molekül (Gly- Pro- Hyp)10 als potenten Inhibitor der Kollagenbindung von KGF identifizieren und damit auch die eigentliche Bindungssequenz auf der Matrix definieren. Wir konnten zeigen, dass der von mesenchymalen Zellen stammende und epitheliale Zellen zur Proliferation und Differenzierung anregende KGF an die Kollagene I, III und VI bindet. Die Interaktion ist spezifisch und durch eine definierte Anzahl von Bindungsstellen pro Kollagenmolekül charakterisiert. KGF ist in dieser gespeicherten Form biologisch aktiv, es stimuliert z.B. die Proliferation einer transformierten Keratinozyten (HaCat) Zelllinie. Die Modulation von fibrosierenden und regenerativen Prozessen über die Beeinflussung der Speicherung und lokalen Aktivität von Wachstumsfaktoren in der extrazellulären Matrix könnte durch inhibitorische Peptide oder Analoga gelingen, was ein perspektivisch ergänzendes Konzept in der Behandlung einer Fibrosierung ist.

The binding of certain growth factors and cytokines of components of the extracellular matrix can regulate there local availability and modulate their biological activities. We show that mesenchymal cell-derived keratinocyte growth factor (KGF), a key stimulator of epithelial cell proliferation during wound healing, preferentially binds to collagens I, III and VI. This interactions is saturable with diss. constants of 10-8 to 10-9M and estimated molar ratios of up to three molecules of KGF bound to one molecule of triple helical collagen. Furthermore, collagen-bound KGF stimulated the proliferation of HaCaT cells. By using synthetic collagen peptides, we defined the consensus sequence (Gly-Pro-Hyp) as the collagen binding motiv. We conclude that the preferential binding of KGF to the abundant collagens leads to a spatial pattern of bioavailable KGF that is dictated by the local organiszation of the collagenous extracellular matrix.